《Journal of Applied Phycology》：Hatchery development for aquaculture of the southern bull kelp Durvillaea potatorum (Fucales): gamete release, fertilisation rate, and juvenile growth
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本研究聚焦于澳大利亚塔斯马尼亚具有重要经济价值的南部巨藻Durvillaea potatorum，其野生资源难以满足日益增长的藻酸盐与植物生物刺激剂市场需求。为此，研究人员开展了一系列苗种培育实验，旨在优化配子释放、受精及幼苗早期生长的关键环境条件。结果表明，14°C过夜保存并释放配子可获得最佳受精率；幼苗在15°C、F/2培养基及约95 μmol photons m?2s?1光强下生长最优。此项研究为D. potatorum乃至墨角藻目（Fucales）海藻的海上规模化养殖提供了关键的基础技术方案，对推动可持续水产养殖发展具有重要意义。
全球海藻养殖业在过去三十年间飞速发展，然而在澳大利亚，这一产业却严重依赖进口和收集被冲上岸的海藻（即滩积藻）。其中，生长在南半球浪涌海岸的南部巨藻Durvillaea potatorum，凭借其高达干重50%的藻酸盐含量和作为植物生物刺激剂的潜力，成为了一个价值超过150万美元的小型产业核心。但问题也随之而来：目前市场对D. potatorum生物质的需求已超过其野生资源的供应能力，特别是在其重要产地国王岛（King Island），滩积藻的年采集量自2000年以来已显著下降。如何可持续地增加产量？答案指向了水产养殖。然而，要实现养殖，第一步也是最关键的一步——建立高效、可靠的苗种培育（hatchery）技术——对于D. potatorum乃至整个Durvillaea属来说，几乎是一片空白。其配子释放、受精和幼苗生长的最优条件如同尚未绘制完成的地图，阻碍了海上养殖的航程。因此，破解这些早期生命阶段的“成长密码”，成为推动这一物种商业养殖的当务之急。
为了绘制这张技术蓝图，来自澳大利亚塔斯马尼亚大学海洋与南极研究所（Institute for Marine and Antarctic Studies, University of Tasmania）等机构的研究团队，在《Journal of Applied Phycology》上发表了一项系统性研究。他们从塔斯马尼亚东海岸的浪涌暴露区采集了成熟的D. potatorum繁殖组织，在实验室内开展了一系列精密控制的实验。
研究人员运用了多项关键技术与方法。他们首先通过碘伏消毒和过滤灭菌海水处理藻体样本。核心实验设计围绕五个方面展开：1) 通过精确计时（10分钟与60分钟对比）研究配子释放时长对受精率的影响；2) 探究不同过夜保存温度（4°C vs. 14°C）与释放温度（10°C, 14°C, 18°C）的组合对配子释放、受精及后续幼苗生长的影响；3) 测试不同光照强度（0至240 μmol photons m?2 s?1）对幼苗早期生长的影响，并通过二次回归模型确定最适光强；4) 分析不同营养培养基（F/2、PES、仅含氮磷的SES及单纯海水）和培养温度（9°C, 12°C, 15°C）对幼苗密度和生长的综合效应；5) 监测繁殖组织在长达252小时（超过10天）内持续释放配子的时间动态。受精率和配子密度通过血球计数板和显微镜图像分析进行量化，而幼苗的长度和宽度则使用ImageJ软件进行精确测量。所有数据的统计分析均在R软件环境中完成，采用了方差分析（ANOVA）和事后检验（如Tukey HSD）等方法。
研究结果
实验1：配子释放时长对受精的影响
实验发现，配子释放时长对雌性藻体释放的卵子数量没有显著影响。然而，受精率却显著受到释放时长的影响。当雄性和雌性配子都仅释放10分钟时，受精率最高。若精子释放时间延长至60分钟，受精率会下降；当卵子和精子的释放时间均延长至60分钟时，受精率的下降更为明显。这表明短暂的同步释放窗口对D. potatorum的成功受精至关重要。
实验2：保存与释放温度对配子释放、受精和早期生长的影响
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配子释放与受精：过夜保存和释放温度的不同组合对卵子释放数量无显著影响，尽管在14°C下保存的趋势上释放更多。然而，不同处理间的受精率存在显著差异。其中，在14°C下过夜保存并在14°C下释放配子的处理组合，获得了最高的受精率（89 ± 4%）。统计分析表明，该处理与在4°C保存、14°C释放的处理之间存在显著差异。
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早期生长：温度和生长时间显著影响了幼苗的生长。在39天时，经历了14°C过夜保存、18°C释放配子处理的幼苗，其长度和宽度均表现最佳，显著优于其他一些温度组合。进一步跟踪该最优处理组（14-18°C）的幼苗生长至60天，发现在14°C、35 μmol photons m?2 s?1光照（12小时光照：12小时黑暗）条件下，幼苗平均长度达到1.2毫米，宽度达到0.29毫米。
实验3：光照强度对早期生长的影响
光照强度对幼苗生长的影响呈现单峰曲线响应。二次回归模型预测，在约95.3 μmol photons m?2 s?1的光照强度下，幼苗的叶状体长度达到最大值。在10至75 μmol photons m?2 s?1的中低光强范围内，生长差异不大；但当光强升至144至240 μmol photons m?2 s?1时，生长率急剧下降。在最高光强（240 μmol photons m?2 s?1）下，幼苗甚至出现了褪色现象，暗示可能存在光抑制和色素降解。
实验4：温度和营养培养基对密度和早期生长的影响
温度和营养培养基的类型显著影响了幼苗的长度和宽度，但对幼苗的密度没有显著影响。
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温度效应：在15°C下培养的幼苗，其长度和宽度均显著优于在12°C和9°C下的幼苗。12°C下的生长也显著优于9°C。
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培养基效应：使用F/2培养基的幼苗生长表现最佳，其长度和宽度均显著优于使用PES培养基、SES培养基或单纯海水的处理。值得注意的是，在含有较高浓度铵离子（NH??）的PES和SES培养基中，幼苗生长不良，这表明在高浓度下，铵离子可能对D. potatorum的早期生命阶段具有毒性。
实验5：繁殖组织随时间推移的配子释放
研究发现，绝大多数（超过90%）的雄性和雌性配子都在最初的1小时内释放完毕。在此之后，配子释放速率急剧下降，但在长达10天的实验期内，雌雄藻体仍以较低的速率（雌性约0.5%/小时，雄性约0.2%/小时）持续释放少量配子。
结论与意义
这项研究首次为南部巨藻Durvillaea potatorum建立了一套可重复的苗种培育技术体系，为未来的海上养殖提供了关键的“种子”来源。研究明确了其早期生命阶段的最优环境参数：配子释放应在14°C下进行，且时长控制在10分钟内以获得最高受精率；幼苗培育则在15°C、约95 μmol photons m?2 s?1光照并使用F/2培养基的条件下生长最佳。这些条件与塔斯马尼亚冬季繁殖期的海表温度（12–15°C）相吻合，体现了该物种对本地环境的适应性。
研究的发现具有多方面的启示。首先，D. potatorum作为“广播式产卵者”，其配子快速、集中释放的特性，要求苗种生产操作必须精确同步，这与“孵育型”墨角藻（如马尾藻属Sargassum物种）可异步操作的策略截然不同。其次，幼苗对高浓度铵离子（NH??）的敏感性提示，在早期培养阶段应避免使用以铵盐为主要氮源的培养基（如PES），而应优先选择硝酸盐为主的配方（如F/2）。这强调了针对不同物种、不同生活史阶段“量身定制”培养方案的重要性，而非采用“一刀切”的方法。
尽管D. potatorum幼苗的生长速度与一些已养殖的慢生型墨角藻（如鼠尾藻Sargassum thunbergii）相当，但它在60天内达到1-2毫米的尺寸，已满足海上栽培种苗的常规尺寸要求。这项研究不仅为D. potatorum的商业化养殖铺平了道路，其建立的方法学框架（如温度、光照、营养的精准控制）也为整个墨角藻目其他具有养殖潜力的物种提供了宝贵的参考模板。随着全球对可持续海藻产品需求的增长，这项基础研究是实现从依赖野生资源走向可控、可持续水产养殖的关键一步。
